北航团队开发超分辨光子力显微镜，实现水溶液中亚飞牛级力学传感

北京航空航天大学团队近日研发出超分辨光子力显微镜，首次在水溶液中实现亚飞牛级别的力学传感，检测到最小电场力为108.2aN，灵敏度达1.8fN/√Hz。这项技术结合了离子共振纳米探针、光学三维超分辨定位法和机器学习，解决了水溶液中弱力测量的难题。

该显微镜的应用前景广泛，尤其在研究DNA分子间的极弱相互作用力方面。传统理论认为，互补DNA链在水溶液中的配对需要近距离接触，但新工具揭示了可能存在的长程作用力。此外，这项技术还能研究CRISPR蛋白等分子的相互作用。

水溶液中的极弱力检测对探索生物分子运作至关重要。此前，水溶液中的测力最高灵敏度约为10fN/√Hz，而新方法将灵敏度提升至亚飞牛级别，为生理环境中生物分子的长程相互作用研究提供了有效工具。

团队通过理论分析和实验验证，利用较低的势阱刚度、较高的定位精度和大量的定位数据，提高了测力精度。他们还引入了超分辨率成像中的柱透镜定位方法，完善了三维测力的最终步骤。

这项研究不仅在科学上具有重要意义，也为未来的生物分子研究开辟了新途径。